Гренландские акулы обитают в Северной Атлантике и Арктике, вырастая за свою длинную жизнь до шести метров в длину и набирая массу более 1,4 тонны. Невероятная продолжительность жизни этих удивительных животных была подтверждена путем радиоуглеродного анализа хрусталика глаза, который позволяет установить точный возраст особи. У одного из изученных экземпляров он составил более 400 лет. Учитывая крайне медленный темп роста — всего около одного сантиметра в год — ученые давно подозревали, что у гренландских акул есть уникальные биологические механизмы, которые обеспечивают их долголетие. Однако до недавнего времени генетическая основа этого явления оставалась неизученной.
Исследователи из Токийского университета собрали генетический материал у самки гренландской акулы, пойманной у архипелага Шпицберген. У животного взяли образцы крови и ткани плавника, после чего акулу вернули в естественную среду обитания. С помощью современных методов секвенирования была получена высокоточная хромосомная карта генома, который оказался необычно большим — около 5,9 миллиарда пар оснований. Анализ выявил 37 125 генов, кодирующих белки, а также значительное расширение количества генов, регулирующих работу иммунной системы и процессы клеточной защиты.
Сравнительный анализ с другими видами акул выявил 549 увеличенных групп и 1 461 уменьшенную группу генов. В частности, ученые обнаружили повышенную активность генов, регулирующих сигнальный путь NF-κB, который играет ключевую роль в защите клеток, воспалительных реакциях и контроле над запрограммированной клеточной гибелью. Среди них особое внимание специалистов привлекли семейства TNF, TLR и LRRFIP, копий которых у гренландской акулы оказалось значительно больше, чем у ее менее долгоживущих сородичей.
Кроме того, были найдены признаки положительного отбора в генах, связанных с подавлением рака, таких как FOXF2, FSCN1 и MAD2L1BP. Эти гены участвуют в регуляции опухолевой среды, миграции клеток и стабильности хромосом, что указывает на их возможную роль в защите организма акулы от онкологических заболеваний.
Приспосабливаясь к жизни на больших глубинах, гренландские акулы приобрели, помимо прочего, специфические мутации, влияющие на их зрение. Ученые обнаружили, что ген родопсина (RHO) у этой акулы содержит аминокислотные замены, соответствующие спектральному сдвигу в сторону синего света. Эта адаптация — типичная для глубоководных существ, она позволяет им лучше видеть в условиях слабого освещения.
При этом популярный стереотип о том, что у гренландских акул плохое зрение ученые опровергли: в ходе полевых наблюдений оказалось, что акулы реагируют на подводное освещение и движения.
Дополнительно исследователи сравнили генетическую историю гренландской акулы с ее ближайшим родственником — тихоокеанской спящей акулой (Somniosus pacificus). Оказалось, что численность популяции гренландской акулы в долгосрочной перспективе постепенно снижалась, тогда как популяция ее тихоокеанского сородича пережила демографический кризис, но затем начала восстанавливаться. Глубокий анализ генетического разнообразия указывает на эпизоды близкородственных скрещиваний у гренландских акул, которые могут представлять угрозу для их популяции в будущем.
Исследование не только позволило ученым узнать больше об эволюции этих уникальных акул-долгожителей, но может стать основой для сохранения вида. Из-за медленного роста и позднего созревания — половой зрелости эти акулы достигают только к 150 годам — они крайне уязвимы перед выловом и изменениями окружающей среды. Разработка мер по защите их популяции становится все более актуальной.
Также исследование помогло раскрыть некоторые механизмы старения, которые могут быть одинаковыми у разных позвоночных, включая человека. Найденные учеными генетические адаптации акул к долголетию, регенерации и сопротивляемости болезням могут стать основой для будущих исследований в области биомедицины и геронтологии.
Ранее ученые нашли пещерную рыбу, которая все еще эволюционирует.
